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做可靠性工程师必须掌握的冷热冲击试验知识

2021-06-24 15:43       

  1、温度冲击的定义

  热冲击试验(Thermal Shock Testing)常被称作温度冲击试验(Temperature Shock Testing)或者温度循环(Temperature Cycling),高低温冷热冲击试验

  温度冲击按照GJB 150.5A-2009 3.1的说法,是装备周围大气温度的急剧变化,温度变化率大于10度/min,即为温度冲击。MIL-STD-810F 503.4(2001)持相类似的观点。

  2、温度冲击测试的目的

  温度冲击试验的目的:工程研制阶段可用于发现产品的设计和工艺缺陷;产品定型或设计鉴定和量产阶段用于验证产品对温度冲击环境的适应性,为设计定型和量产验收决策提供依据;作为环境应力筛选应用时,目的是剔除产品的早期故障。

  3、温度冲击的应用

  电子设备和元器件中发生温度变化的情况很普遍。当设备未通电时,其内部零件要比其外表面上的零件经受的温度变化慢。

  下列情况下,可预见快速的温度变化:

  ——当设备从温暖的室内环境转移到寒冷的户外环境,或相反情况时;

  ——当设备遇到淋雨或浸入冷水中而突然冷却时;

  ——安装于外部的机载设备中;

  ——在某些运输和贮存条件下。

  通电后设备中会产生高的温度梯度,由于温度变化,元器件会经受应力,例如,在大功率的电阻器旁边,辐射会引起邻近元器件表面温度升高,而其他部分仍然是冷的。

  当冷却系统通电时,人工冷却的元器件会经受快速的温度变化。在设备的制造过程中同样可引起元器件的快速温度变化。温度变化的次数和幅度以及时间间隔都是很重要的。

  

高低温冷热冲击试验

 

  4、温度冲击的效应

  温度冲击通常对靠近装备外表面的部分影响更严重,离外表面越远(当然,与相关材料的特性有关),温度变化越慢,影响越不明显。运输箱、包装等还会减小温度冲击对封闭的装备的影响。急剧的温度变化可能会暂时或永久地影响装备的工作。下面是装备暴露于温度冲击环境时可能引发的问题示例。考虑以下典型问题,有助于确定本试验是否适用于受试装备。

  (1) 典型物理效应有:

  1)玻璃容器和光学仪器的碎裂;

  2)运动部件的卡紧或松弛;

  3)爆炸物中固态药丸或药柱产生裂纹;

  4)不同材料的收缩或膨胀率、或诱发应变速率不同;

  5)零部件的变形或破裂;

  6)表面涂层开裂;

  7)密封舱泄漏;

  8)绝缘保护失效。

  (2) 典型化学效应有:

  1)各组分分离;

  2)化学试剂保护失效。

  (3)典型电效应有:

  1)电气和电子元器件的变化;

  2)快速冷凝水或结霜引起电子或机械故障;

  3)静电过量。

  5、冷热冲击测试方法的类型

  根据IEC和国家标准,分为三种:

  1、试验Na:规定转换时间的快速温度变化;空气;

  2、试验Nb:规定变化速率的温度变化;空气;

  3、试验Nc:两液槽法快速温度变化;液体;

  上面3种试验,1、2以空气作为介质,第3种以液体(水或其它液体)作为介质。1、2的转换时间较长,3的转换时间较短。

  

高低温冷热冲击试验